تكنولوجيا ومزايا وتكاليف بطاريات الليثيوم أيون

كيف تعمل بطارية الليثيوم أيون؟ ما هي مزاياها مقارنةً ببطارية الرصاص الحمضية؟ متى يُثمر تخزين بطارية الليثيوم أيون؟A بطارية ليثيوم أيون(اختصارًا: بطارية أيون الليثيوم أو بطارية أيون الليثيوم) هو المصطلح العام للمراكم التي تعتمد على مركبات الليثيوم في جميع أطوارها الثلاثة: في القطب السالب، والقطب الموجب، وفي الإلكتروليت (الخلية الكهروكيميائية). تتميز بطاريات أيون الليثيوم بطاقة نوعية عالية مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى، ولكنها تتطلب دوائر حماية إلكترونية في معظم التطبيقات، نظرًا لتفاعلها السلبي مع التفريغ العميق والشحن الزائد.تُشحن بطاريات الليثيوم أيون الشمسية بالكهرباء من النظام الكهروضوئي، وتُفرّغ عند الحاجة. ولطالما اعتُبرت بطاريات الرصاص الحل الأمثل للطاقة الشمسية لهذا الغرض. ومع ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون، القائمة على هذه البطاريات، بمزايا حاسمة، على الرغم من أن شرائها لا يزال مرتبطًا بتكاليف إضافية، والتي يُمكن تعويضها من خلال الاستخدام المُستهدف.البنية التقنية وسلوك تخزين الطاقة لبطاريات الليثيوم أيونلا تختلف بطاريات أيونات الليثيوم اختلافًا جوهريًا عن بطاريات الرصاص الحمضية في بنيتها العامة. يختلف حامل الشحنة فقط: عند شحن البطارية، تنتقل أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب، وتبقى هناك حتى تفريغها مجددًا. تُستخدم عادةً موصلات الجرافيت عالية الجودة كأقطاب كهربائية. ومع ذلك، توجد أيضًا أنواع مختلفة منها بموصلات حديدية أو موصلات من الكوبالت.تختلف فولتيات بطاريات الليثيوم أيون باختلاف الموصلات المستخدمة. يجب أن يكون الإلكتروليت نفسه خاليًا من الماء في بطارية الليثيوم أيون، لأن تفاعل الليثيوم والماء يُسببان تفاعلًا عنيفًا. على عكس بطاريات الرصاص الحمضية السابقة، لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون الحديثة (تقريبًا) على تأثيرات ذاكرة أو تفريغ ذاتي، وتحتفظ بكامل طاقتها لفترة طويلة.تتكون بطاريات تخزين الطاقة ليثيوم-أيون عادةً من العناصر الكيميائية التالية: المنغنيز والنيكل والكوبالت. يُعد الكوبالت (المصطلح الكيميائي: كوبالت) عنصرًا نادرًا، مما يزيد من تكلفة إنتاج بطاريات تخزين الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك، يُعد الكوبالت ضارًا بالبيئة. لذلك، تُبذل جهود بحثية متعددة لإنتاج مادة الكاثود لبطاريات ليثيوم-أيون عالية الجهد بدون الكوبالت.مزايا بطاريات الليثيوم أيون مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية◎إن استخدام بطاريات الليثيوم أيون الحديثة يجلب معه عددًا من المزايا التي لا تستطيع بطاريات الرصاص الحمضية البسيطة توفيرها.◎من ناحية، تتمتع بعمر خدمة أطول بكثير من بطاريات الرصاص الحمضية. بطارية أيون الليثيوم قادرة على تخزين الطاقة الشمسية لمدة تقارب العشرين عامًا.◎كما أن عدد دورات الشحن وعمق التفريغ أكبر بكثير من البطاريات الرصاصية.◎بفضل اختلاف المواد المستخدمة في الإنتاج، تُعد بطاريات أيون الليثيوم أخف وزنًا وأكثر إحكامًا من بطاريات الرصاص، مما يجعلها تشغل مساحة أقل أثناء التركيب.◎وتتمتع بطاريات الليثيوم أيون أيضًا بخصائص تخزين أفضل من حيث التفريغ الذاتي.◎بالإضافة إلى ذلك، لا يجب أن ننسى الجانب البيئي: لأن بطاريات الرصاص ليست صديقة للبيئة بشكل خاص في إنتاجها بسبب الرصاص المستخدم.الأرقام الفنية الرئيسية لبطاريات الليثيوم أيونمن ناحية أخرى، تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لطول فترة استخدام بطاريات الرصاص، تُجرى دراسات طويلة الأمد أكثر جدوى مقارنةً ببطاريات أيونات الليثيوم التي لا تزال حديثة العهد، مما يُتيح حساب استخدامها والتكاليف المرتبطة بها بدقة أكبر وموثوقية أكبر. علاوة على ذلك، فإن نظام الأمان في بطاريات الرصاص الحديثة أفضل جزئيًا من نظام بطاريات أيونات الليثيوم.من حيث المبدأ، فإن القلق بشأن العيوب الخطيرة في خلايا أيونات الليثيوم ليس بلا أساس: على سبيل المثال، يمكن أن تتكون التغصنات، أي رواسب الليثيوم المدببة، على القطب الموجب. ويزداد احتمال تسببها في حدوث قصر في الدوائر، وبالتالي في النهاية في انفلات حراري (تفاعل طارد للحرارة مع توليد حرارة قوية ذاتية التسارع)، خاصةً في خلايا الليثيوم التي تحتوي على مكونات خلايا رديئة الجودة. وفي أسوأ الأحوال، قد يؤدي انتشار هذا العطل إلى الخلايا المجاورة إلى تفاعل متسلسل وحريق في البطارية.مع ذلك، ومع تزايد استخدام بطاريات الليثيوم أيون كبطاريات شمسية، فإنّ استفادة المصنّعين من الكميات الإنتاجية الكبيرة تُؤدي أيضًا إلى تحسينات تقنية إضافية في أداء التخزين، وزيادة السلامة التشغيلية لبطاريات الليثيوم أيون، بالإضافة إلى خفض التكاليف. ويمكن تلخيص الوضع التقني الحالي لبطاريات الليثيوم أيون في المؤشرات التقنية الرئيسية التالية:

سعة التخزين وتكاليف بطاريات الليثيوم أيون الشمسيةتكلفة بطارية الليثيوم أيون الشمسية أعلى عمومًا من تكلفة بطارية الرصاص الحمضية. على سبيل المثال، بطاريات الرصاص بسعة5 كيلوواط ساعةتبلغ التكلفة الحالية في المتوسط ​​800 دولار لكل كيلووات ساعة من القدرة الاسمية.من ناحية أخرى، تبلغ تكلفة أنظمة الليثيوم المماثلة 1700 دولار للكيلوواط/ساعة. ومع ذلك، فإن الفارق بين أرخص الأنظمة وأغلاها أعلى بكثير من فارق أنظمة الرصاص. على سبيل المثال، تتوفر بطاريات الليثيوم بسعة 5 كيلوواط/ساعة بسعر يبدأ من 1200 دولار للكيلوواط/ساعة.ومع ذلك، وعلى الرغم من ارتفاع تكاليف الشراء بشكل عام، فإن تكلفة نظام بطارية الطاقة الشمسية من أيونات الليثيوم لكل كيلوواط/ساعة مخزنة تكون أكثر ملاءمة عند حسابها على مدار عمر الخدمة بالكامل، حيث توفر بطاريات أيونات الليثيوم الطاقة لفترة أطول من بطاريات الرصاص الحمضية، والتي يجب استبدالها بعد فترة زمنية معينة.لذلك، عند شراء نظام تخزين بطارية سكني، لا ينبغي للمرء أن يخاف من تكاليف الشراء الأعلى، ولكن يجب دائمًا ربط الكفاءة الاقتصادية لبطارية ليثيوم أيون بعمر الخدمة الكامل وعدد ساعات الكيلووات المخزنة.يمكن استخدام الصيغ التالية لحساب جميع الأرقام الرئيسية لنظام تخزين بطارية ليثيوم أيون لأنظمة الطاقة الكهروضوئية:1) السعة الاسمية * دورات الشحن = سعة التخزين النظرية.2) سعة التخزين النظرية * الكفاءة * عمق التفريغ = سعة التخزين القابلة للاستخدام3) تكلفة الشراء / سعة التخزين القابلة للاستخدام = التكلفة لكل كيلوواط ساعة مخزنة

BSLBATT: الشركة المصنعة لبطاريات الليثيوم أيون الشمسيةهناك حاليًا العديد من الشركات المصنعة والموردين لبطاريات الليثيوم أيون.بطاريات ليثيوم أيون شمسية BSLBATTاستخدم خلايا LiFePo4 من الدرجة A من BYD و Nintec و CATL، ودمجها، وتزويدها بنظام تحكم في الشحن (نظام إدارة البطارية) يتكيف مع تخزين الطاقة الكهروضوئية لضمان التشغيل السليم والخالي من المتاعب لكل خلية تخزين فردية بالإضافة إلى النظام بأكمله.